GPON網(wǎng)絡OLT與ONU異廠家互通測試

李建榮（中國移動通信集團廣東有限公司，廣州 510623）

GPON網(wǎng)絡OLT與ONU異廠家互通測試

李建榮
（中國移動通信集團廣東有限公司，廣州 510623）

本文從闡述GPON系統(tǒng)互通原理出發(fā)，搭建互通測試平臺，在現(xiàn)網(wǎng)中組織主流的OLT設備廠家及ONU設備廠家進行互通測試，從中總結(jié)出互通存在的突出問題，從而指導互通問題的解決。

GPON；互通原理；互通測試

1 引言

GPON（Gigabit-Capable Passive Optical Network，吉比特無源光網(wǎng)絡）技術(shù)是目前實現(xiàn)FTTx的最佳技術(shù)之一?；贕PON技術(shù)的FTTx網(wǎng)絡能為用戶提供真正的100 Mbit/s帶寬和全業(yè)務接入，能向集團客戶及家庭用戶提供下行速率2.5 Gbit/s、上行速率1.2 Gbit/s的帶寬，通過高效的IP和以太網(wǎng)業(yè)務承載能力，滿足HD IPTV、網(wǎng)絡游戲、VoIP和TDM等高帶寬業(yè)務和傳統(tǒng)業(yè)務的需要。

GPON由ONU（光網(wǎng)絡單元）、 OLT（光線路終端）和無源光分配網(wǎng)組成。OLT為接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡側(cè)與核心網(wǎng)之間的接口，作為PON系統(tǒng)的核心功能設備，OLT具有集中帶寬分配、控制各ONU、實時監(jiān)控、運行維護管理PON系統(tǒng)的功能。ONU為接入網(wǎng)提供用戶側(cè)的接口，提供話音、數(shù)據(jù)、視頻等多業(yè)務流，受OLT集中控制。

主流的OLT和ONU設備廠商包含華為、中興、阿爾卡特和烽火，設備間的互通［1～4］，已經(jīng)導致采購議價有限、快速業(yè)務接入受限以及維護難度大等問題。從國內(nèi)外組織的多次GPON設備互通測試情況來看，影響異廠商GPON設備之間互通的原因主要有兩方面。一方面是GPON技術(shù)協(xié)議非常復雜，I-TU-TG.984系列標準在某些技術(shù)細節(jié)上描述模糊，導致各廠商對標準要求理解存在偏差。另一方面是各廠商出于各種原因在實現(xiàn)GPON系統(tǒng)時對標準進行了一定的擴展，這些擴展標準的實現(xiàn)阻礙了與其他廠商設備的對接。

2 互通測試原理

GPON系統(tǒng)的協(xié)議棧主要由PMD層（物理媒質(zhì)相關(guān)層）和GTC層（GPON傳輸匯聚層）組成。從協(xié)議分層的角度，GPON系統(tǒng)的互通性可分為用戶數(shù)據(jù)平面互通和控制管理平面互通，用戶數(shù)據(jù)平面互通包括PMD層互通、TC層互通，控制管理平面互通包括OAM功能互通和OMCI協(xié)議互通，GPON系統(tǒng)互通參考模型如圖1所示。其中控制管理平面的互通是GPON系統(tǒng)互通的關(guān)鍵。

圖1 GPON系統(tǒng)互通參考模型

2.1 GPON協(xié)議棧

GPON系統(tǒng)的協(xié)議棧如圖2所示，主要由物理媒質(zhì)相關(guān)（PMD）層和GPON傳輸匯聚（GTC）層組成。GTC層包括兩個子層：GTC成幀子層和TC適配子層。GTC層可分為兩種封裝模式：ATM模式和GEM模式，目前GPON設備基本都采用GEM模式。GEM模式的GTC層可為其客戶層提供3種類型的接口：ATM客戶接口、GEM客戶接口和ONT管理和控制接口（OMCI）。

圖2 GPON系統(tǒng)協(xié)議棧

2.2 PMD層

GPON的PMD層對應于OLT和ONU之間的光傳輸接口（也稱為PON接口），其具體參數(shù)值決定了GPON系統(tǒng)的最大傳輸距離和最大分路比。OLT和ONU的發(fā)送光功率、接收機靈敏度等關(guān)鍵參數(shù)主要根據(jù)系統(tǒng)支持的ONU類型來進行劃分。根據(jù)允許衰減范圍的不同，ONU類型主要分為A、B、C三大類，結(jié)合目前實際應用需求和光收發(fā)模塊的實際能力工業(yè)界還定義了B+類，擴展了GPON系統(tǒng)支持的最大分路比。ONU分類如表1所示，目前B+類ONU是主流。

表1 ONU分類

目前，主流廠家的GPON產(chǎn)品均支持2 488.32 Mbit/s /1244.16 Mbit/s，并且在20 km傳輸距離下支持1：64分路比。

2.3 TC層

TC層（也稱為GTC層）是GPON的核心層，主要完成上行業(yè)務流的媒質(zhì)接入控制和ONU注冊這兩個關(guān)鍵功能。GTC層協(xié)議棧如圖3所示。GTC層包括兩個子層：GTC成幀子層和GTC適配子層。

2.4 OMCI

OLT通過OMCI（ONU管理控制接口）來控制ONU。協(xié)議允許OLT進行下列動作：建立和釋放與ONT之間的連接；管理ONU上的UNI；請求配置信息和性能統(tǒng)計；向系統(tǒng)管理員自動上報事件，如鏈路故障。

OMCI協(xié)議在OLT控制器和ONU控制器之間的GEM連接上運行，該連接在ONU初始化時建立。OMCI協(xié)議是異步的：OLT上的控制器是“主”，ONU上的控制器是“從”。一個OLT控制器通過在不同的控制信道上使用多個協(xié)議實例來控制多個ONU。OMCI在配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等方面對ONU進行管理。

2.5 ONU激活注冊

在ONU能正常工作前必須完成激活注冊過程。GPON協(xié)議基于ONU的序列號來識別和配置ONU，有些運營商會通過運維系統(tǒng)根據(jù)ONU的序列號對其進行預配置，這時通常采用直接激活ONU的方式。而在其它情況下，不能提前獲知ONU的序列號，因此OLT需要具有自動發(fā)現(xiàn)ONU的機制。

激活ONU的事件有3個：（1） 網(wǎng)絡運營商在得知新的ONU連接到網(wǎng)絡后，從運維系統(tǒng)啟動激活過程。（2）當有ONU從工作狀態(tài)丟失時，OLT就自動啟動激活過程，查詢頻率可由運維系統(tǒng)設定。（3） OLT周期發(fā)起激活過程，查詢頻率可由運維系統(tǒng)設定。

ONU的激活過程由OLT控制，ONU的激活過程包括：OLT和ONU之間協(xié)商工作參數(shù)、測量OLT和ONU之間的邏輯距離、建立上下行通信通道。OLT和ONU之間邏輯距離的測量即測距。對GPON采用帶內(nèi)方式對在線系統(tǒng)中的ONU進行測距。對新加入到系統(tǒng)中的ONU進行測距時，已工作的ONU應暫停發(fā)送信號，以打開一個測距窗口。該窗口的大小與新加入系統(tǒng)的ONU的距離有關(guān)，如果能預先知道新加入系統(tǒng)的ONU的距離則可以減小測距窗口。激活過程是通過交互上下行標記（Flag）以及PLOAM消息來完成的。在正常工作狀態(tài)下，所有傳輸信號都可以被用來監(jiān)測信號到達的相位。通過監(jiān)測傳輸信號的相位，可以更新均衡時延。ONU注冊由自動發(fā)現(xiàn)流程完成。ONU注冊有兩種方式：“配置S/N”方式是通過管理系統(tǒng)（如NMS和/ 或EMS）在OLT注冊ONU序列號，“發(fā)現(xiàn)S/ N”方式是不通過管理系統(tǒng)（如NMS和/或EMS）在OLT注冊ONU序列號。

圖3 GTC層協(xié)議棧

3 互通測試

互通測試主要在不同廠家的OLT、OUN之間配對進行，采用圖4所示的測試組網(wǎng)拓撲圖。

3.1 網(wǎng)絡配置說明

（1） 用戶PC采用PPPoE撥號方式，通過LAN口接入到ONU，ONU以PON方式接入OLT至上層網(wǎng)絡，實現(xiàn)高速上網(wǎng)業(yè)務。

（2） 寬帶業(yè)務采用雙層VLAN精確綁定來標識。每個ONU分配一個CVLAN，在OLT上按每個槽位分配一個SVLAN。

（3） 寬帶業(yè)務DBA參數(shù)如下：保證帶寬：30 Mbit/s、最大帶寬100 Mbit/s；業(yè)務流量控制上：上下行4 Mbit/s保證速率。

3.2 OLT全局數(shù)據(jù)配置

（1）OLT側(cè)創(chuàng)建寬帶業(yè)務VLAN并為其配置上行口VLAN ID、VLAN類、VLAN屬性，將上行端口加入到VLAN中。

（2） OLT側(cè)創(chuàng)建管理VLAN并為其配置上行口VLAN ID、VLAN類型，將上行端口加入到VLAN中。

（3）OLT側(cè)配置管理IP以及網(wǎng)關(guān)。

（4） OLT側(cè)配置DBA模板，設置DBA模板索引號、類型、保證帶寬、最大帶寬。

圖4 互通測試組網(wǎng)圖

（5） OLT側(cè)配置ONU線路模板，設置線路模板ID、LLID的DBA模板ID。

3.3 FTTH設備注冊

（1）如果在auto-find列表里未發(fā)現(xiàn)ONU，可以開啟自動發(fā)現(xiàn)命令。

（2）OLT側(cè)增加ONU。

（3）保存數(shù)據(jù)。

3.4 寬帶業(yè)務配置

（1）加入寬帶業(yè)務虛端口，設置業(yè)務流索引、業(yè)務VLAN、業(yè)務類型、ONU ID、GEM port編號、用戶側(cè)VLAN。

（2）寬帶業(yè)務ONU側(cè)配置，打開瀏覽器，訪問Web配置界面。

（3）在導航菜單中單擊“網(wǎng)絡—＞寬帶設置”選項卡，在打開的標簽頁中新建一條服務類型為Internet、連接模式為路由的WAN連接，然后依次填入寬帶VLAN ID、選擇LAN端口、SSID端口、WAN IP模式選PPPoE，并填入PPPoE用戶名密碼， 完成后單擊“應用”應用配置。

（4）業(yè)務驗證，將ONU與PC連接，在PC上使用PPPoE撥號軟件進行撥號，撥號成功后，用戶能訪問Internet網(wǎng)絡。

3.5 互通測試內(nèi)容

測試過程包含OAM功能互通測試、OMCI協(xié)議互通測試、業(yè)務功能互通測試，對ONU設備基本功能項、業(yè)務應用、網(wǎng)管平臺功能、第三方網(wǎng)管終端管理等內(nèi)容進行了測試。測試內(nèi)容如表2所示。

3.6 互通測試設備情況

測試過程共4個OLT廠家參與，包括華為、中興、烽火和阿朗，OLT廠家及設備情況如表3所示，同時測試過程中驗證了廠家網(wǎng)管對互通的支撐能力。

表2 互通測試內(nèi)容

4 互通測試小結(jié)

通過OLT與ONU異廠家配對測試，測試了ONU設備基本功能項、業(yè)務應用、網(wǎng)管平臺功能、第三方網(wǎng)管終端管理等項目，存在個別廠家的OLT未能完成與部分異廠家ONU的互通、多口ONU測試“狀態(tài)參數(shù)越限告警”時未有上報告警、內(nèi)部運維平臺ONU信息無法被識別及與各OLT廠家網(wǎng)管互通接口協(xié)議不統(tǒng)一等問題。突出問題具體表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）互通方面，個別廠家OLT現(xiàn)網(wǎng)版本不能與異廠家的ONU互通，可通過OLT版本升級解決；（2）業(yè)務測試方面，個別廠家ONU的VoIP測試未通過；（3）網(wǎng)管平臺功能測試方面，公司自有平臺仍存在指令模板下發(fā)不統(tǒng)一的問題，需要后期開發(fā)統(tǒng)一的指令模板，以便與各OLT廠家網(wǎng)管指令匹配。

表3 測試OLT廠家及設備情況

GPON系統(tǒng)的互通性可分為用戶數(shù)據(jù)平面互通和控制管理平面互通，用戶數(shù)據(jù)平面互通包括PMD層互通、TC層互通，控制管理平面互通包括OAM功能互通和OMCI協(xié)議互通。從測試結(jié)果看，測試的難點主要存在于控制管理平面的互通，具體體現(xiàn)在GPON OAM功能互通在上行突發(fā)開銷中的前導碼長度設置、測距次數(shù)、上行PLOAM （PLOAMu）所用上行帶寬的分配方式以及緊急停止狀態(tài)的處理方式等方面存在問題；在OMCI通用流程中，MIB審計與同步、告警同步、軟件鏡像下載是關(guān)鍵的幾個流程，也是最容易出錯的流程；OLT在不知道ONU能力和初始狀態(tài)的情況下直接下發(fā)OMCI配置參數(shù)會導致ONU返回配置參數(shù)錯誤的信息，從而導致配置流程回退甚至失敗。

［1］ 李建榮，王方金，朱紹柯. PON二級分光在全業(yè)務組網(wǎng)中的應用探析［J］. 電信工程技術(shù)與標準化， 2014（5）.

［2］ 梁海濱. EPON加速 GPON互通 三專家解讀FTTx新動向［J］. 電信技術(shù)， 2009（10）.

［3］ 許雙朋. EPON系統(tǒng)互通性研究與實現(xiàn)［D］. 北京：北京郵電大學. 2008.

［4］ 黃超. EPON系統(tǒng)OAM互通性的探究［J］. 電子測試， 2014（14）.

Research and practice on the interoperability testing of GPON network OLT and ONU

LI Jian-rong
（China Mobile Group Guangdong Co.， Ltd.， Guangzhou 510623， China）

In this paper， the elaborate system GPON interoperability principle was introduced. Then the interoperability testing platform was set up in the current network， which tested the interoperability of mainstream OLT and ONU equipment manufacturers. Finally， the outstanding problems of interoperability was summed up which could guide interworking solution to the interoperability problem.

GPON； interoperability principle； interoperability testing

TN914.3

A

1008-5599（2016）07-0046-05

2016-02-19